本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于菠蘿采摘機械手臂末端的采摘執(zhí)行裝置，包括用于夾持菠蘿的夾持機構(gòu)、用于將菠蘿扭轉(zhuǎn)分離的扭轉(zhuǎn)分離機構(gòu)及用于將夾持機構(gòu)和扭轉(zhuǎn)分離機構(gòu)固定連接的法蘭組件。本發(fā)明專利技術(shù)有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中采摘效率低、勞動強度高、菠蘿采摘運輸損害大、整體質(zhì)量大及功耗大等問題，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、實現(xiàn)果實夾持和扭轉(zhuǎn)分離、采摘效率高及經(jīng)濟耐用等特點。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及水果采摘機械技術(shù)，具體來說是一種用于菠蘿采摘機械手臂末端的采摘執(zhí)行裝置。
技術(shù)介紹
目前國內(nèi)外菠蘿采收作業(yè)以人工方式為主，僅利用運送機械實現(xiàn)輔助搬送和運輸。菠蘿采摘季節(jié)性很強，每造果收獲的高峰期通常只有半個月左右，人工采摘短時期內(nèi)需要大量人力。采收時果農(nóng)戴上手套，根據(jù)果實大小與顏色選準(zhǔn)果實后，用果刀切取，或是用手握緊果實中部，往復(fù)扭動折斷果梗。菠蘿果重一般l_3Kg，大者可達4-5Kg，果農(nóng)需要按其成熟度分批采收,人工采收勞動強度大,生產(chǎn)效率低。采收作業(yè)約占到整個菠蘿生產(chǎn)成本的40%。近年隨著我國農(nóng)村城鎮(zhèn)化建設(shè)的發(fā)展，以及農(nóng)村勞動力逐漸向社會其它行業(yè)轉(zhuǎn)移，農(nóng)業(yè)勞動力減少的問題日益嚴(yán)重。研究開發(fā)菠蘿自動化采摘設(shè)備，對于緩解勞動力短缺，穩(wěn)定采摘作業(yè)質(zhì)量，減輕勞動強度，提高采摘生產(chǎn)效率有重要意義。根據(jù)文獻檢索，國內(nèi)外針對菠蘿采摘設(shè)備的研制報導(dǎo)很少。美國K. J. JACKSON的菠蘿收獲機(pineapple harvester)專利,采取手工摘取方式,通過拖拉機驅(qū)動傳送帶實現(xiàn)輔助運輸。廣州仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院施俊俠等設(shè)計了一種安裝在拖拉機前端的菠蘿自動采摘機，通過各種齒輪傳動方案把動力輸送到米摘機構(gòu)和輸果機構(gòu)，拖拉機向前行走時，米摘機的圓盤式切刀在動力的驅(qū)動下進行菠蘿采摘，一次采摘4排，采摘后的菠蘿落在運輸皮帶上，通過皮帶輸送到拖拉機的車箱內(nèi)。該設(shè)計雖然采摘效率高，但未能實現(xiàn)按成熟度采摘，且在收集輸運過程中對果實損傷大。為降低人工采摘勞動強度，同時實現(xiàn)按成熟度精準(zhǔn)采摘，國內(nèi)外目前主要采用機器人相關(guān)技術(shù)研制開發(fā)果蔬自動化采摘設(shè)備。末端執(zhí)行器是采摘機器人的關(guān)鍵部件。在菠蘿采摘末端執(zhí)行器方面，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)徐麗明等的“一種菠蘿采摘機械手爪(200920246396. 2)”通過一個旋轉(zhuǎn)電機帶動整個機構(gòu)旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)手爪擰斷果實，由一個絲杠電機驅(qū)動手爪夾持果實的末％5執(zhí)彳丁機構(gòu)。機械手爪米用絲桿電機驅(qū)動夾持手爪，果實夾持中心與手臂固定板距離遠，手爪結(jié)構(gòu)尺寸大，菠蘿采后輸送過程中彎矩大，功耗大；兩個驅(qū)動電機和機械結(jié)構(gòu)部分都安裝在末端執(zhí)行機構(gòu)上，整體質(zhì)量大，動力性能差。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、實現(xiàn)果實夾持和扭轉(zhuǎn)分離、采摘效率高及經(jīng)濟耐用的用于菠蘿采摘機械手臂末端的采摘執(zhí)行>J-U ρ α裝直。為了達到上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案一種用于菠蘿采摘機械手臂末端的采摘執(zhí)行裝置，包括用于夾持菠蘿的夾持機構(gòu)、用于將菠蘿扭轉(zhuǎn)分離的扭轉(zhuǎn)分離機構(gòu)及用于將夾持機構(gòu)和扭轉(zhuǎn)分離機構(gòu)固定連接的法蘭組件。為了更好的夾持菠蘿及作為一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述夾持機構(gòu)包括機架連接板、夾持電機、卷線器、鋼絲繩、拉桿、彈簧、手爪支撐板、兩個橫桿和兩個手爪；其中，機架連接板與采摘機器人機架固定連接，夾持電機固定安裝在機架連接板上，卷線器固定安裝在夾持電機輸出軸上，卷線器上繞有鋼絲繩，鋼絲繩伸出端與拉桿一端固定連接，拉桿套設(shè)彈簧，拉桿穿過手爪支撐板，拉桿另一端與兩個橫桿一端鉸接，兩個橫桿另一端與兩個手爪鉸接，兩個手爪的端部與手爪支撐板兩端鉸接。夾持機構(gòu)工作原理夾持電機驅(qū)動卷線器卷繞鋼絲繩，帶動拉桿移動，通過鉸接的橫桿將兩側(cè)的手爪拉近，實現(xiàn)夾緊菠蘿的目的。夾持電機反向轉(zhuǎn)動，松開鋼絲繩，拉桿在彈簧力作用下反向移動，橫桿將兩側(cè)的手爪撐開，實現(xiàn)松開菠蘿的目的。為了更好的扭轉(zhuǎn)菠蘿及作為一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述扭轉(zhuǎn)分離機構(gòu)包括連接支座、扭轉(zhuǎn)電機、電機固定板、聯(lián)軸器、第一齒輪、第一齒輪軸、第一齒輪軸承組件、旋轉(zhuǎn)軸、第二齒輪、旋轉(zhuǎn)軸輸入端軸承組件和旋轉(zhuǎn)軸輸出端軸承組件；其中，扭轉(zhuǎn)電機與電機固定板底部固接，電機固定板的頂部與連接支座的垂直端面固定連接，連接支座的水平端面固定安裝在采摘機器人手臂末端，扭轉(zhuǎn)電機的輸出軸通過聯(lián)軸器與穿過連接支座垂直端面的第一齒輪軸固定連接，第一齒輪軸的一端由固定安裝在連接支座垂直端面的第一齒輪軸承組件支撐，第一齒輪軸的另一端與第一齒輪固定連接，旋轉(zhuǎn)軸的一端由固定安裝在連接支座的垂直端面的旋轉(zhuǎn)軸輸入端軸承組件支撐，旋轉(zhuǎn)軸的另一端由固定安裝在連接支座水平端面的 旋轉(zhuǎn)軸輸出端軸承組件支撐，第二齒輪固定安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，第二齒輪與第一齒輪配對嚙合。扭轉(zhuǎn)分離機構(gòu)工作原理扭轉(zhuǎn)電機的往復(fù)轉(zhuǎn)動，扭矩經(jīng)第一齒輪、第二齒輪傳遞到旋轉(zhuǎn)軸上，通過法蘭盤連接部分傳遞給手爪，被手爪夾持的菠蘿果實繞夾持中心往復(fù)擺動，脆弱的果梗部分被擰斷，實現(xiàn)果實摘取目的。優(yōu)選的，所述法蘭組件包括旋轉(zhuǎn)軸法蘭盤和兩個“L”形夾爪法蘭盤；其中，旋轉(zhuǎn)軸法蘭盤的一端面與兩個“L”形夾爪法蘭盤的一端面固定連接，旋轉(zhuǎn)軸法蘭盤的另一端面與旋轉(zhuǎn)軸的輸出端面固定連接，兩個“L”形夾爪法蘭盤另一端面分別對應(yīng)固定連接手爪支撐板的上端面及下端面。為了增加夾持力，減小對菠蘿的夾持損傷，所述手爪包括手指、上角接片、下角接片和橡膠片，上角接片和下角接片的一側(cè)面分別與手指固定連接，上角接片和下角接片的另一側(cè)面與橡膠片固定連接，形成“V”形夾持面。為了便于拉桿的移動，所述手爪支撐板中部開設(shè)有約束拉桿移動方向的導(dǎo)向槽。為了整機結(jié)構(gòu)緊湊，所述旋轉(zhuǎn)軸的內(nèi)部為空心結(jié)構(gòu)，鋼絲繩穿過旋轉(zhuǎn)軸的中心，鋼絲繩與拉桿的一端固定連接。為了節(jié)省材料、便于成型及安裝，所述連接支座為“L”形連接支座。為了節(jié)省材料、便于成型及安裝，電機固定板為“Z”形電機固定板。優(yōu)選的，所述第二齒輪的直徑比第一齒輪的直徑大。本專利技術(shù)相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)點及效果I、本專利技術(shù)采用了包括用于夾持菠蘿的夾持機構(gòu)、用于將菠蘿扭轉(zhuǎn)分離的扭轉(zhuǎn)分離機構(gòu)及用于將夾持機構(gòu)和扭轉(zhuǎn)分離機構(gòu)固定連接的法蘭組件，具有結(jié)構(gòu)簡單緊湊、實現(xiàn)果實夾持和扭轉(zhuǎn)分離、采摘效率高及經(jīng)濟耐用等特點。2、本專利技術(shù)中的夾持電機安裝在采摘機器人的機架上，減小了整個采摘執(zhí)行裝置的重量，可以提高使用效率。3、本專利技術(shù)采用夾持電機、卷線器、鋼絲繩、拉桿、彈簧等實現(xiàn)菠蘿的夾持和松開，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，造價低廉。4、本專利技術(shù)中的鋼絲繩穿過旋轉(zhuǎn)軸中心，減小了夾持中心相對手臂固定端的距離，減小了采摘過程中的彎矩載荷，有利于降低了采摘功耗。5、本專利技術(shù)整體結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，有利于提高采摘機構(gòu)動力學(xué)性能。6、本專利技術(shù)中的手爪支撐板中部開設(shè)有約束拉桿移動方向的導(dǎo)向槽，具有便于拉桿移動，米摘效果好。附圖說明 圖I為一種用于菠蘿采摘機械手臂末端的采摘執(zhí)行裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為一種用于菠蘿采摘機械手臂末端的采摘執(zhí)行裝置的整體結(jié)構(gòu)左視圖；圖3為一種用于菠蘿采摘機械手臂末端的采摘執(zhí)行裝置的整體結(jié)構(gòu)俯視圖；圖4為一種用于菠蘿采摘機械手臂末端的采摘執(zhí)行裝置的手爪結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號與名稱如下本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種用于菠蘿采摘機械手臂末端的采摘執(zhí)行裝置，其特征在于：包括用于夾持菠蘿的夾持機構(gòu)、用于將菠蘿扭轉(zhuǎn)分離的扭轉(zhuǎn)分離機構(gòu)及用于將夾持機構(gòu)和扭轉(zhuǎn)分離機構(gòu)固定連接的法蘭組件。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于菠蘿采摘機械手臂末端的采摘執(zhí)行裝置，其特征在于包括用于夾持菠蘿的夾持機構(gòu)、用于將菠蘿扭轉(zhuǎn)分離的扭轉(zhuǎn)分離機構(gòu)及用于將夾持機構(gòu)和扭轉(zhuǎn)分離機構(gòu)固定連接的法蘭組件。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于菠蘿采摘機械手臂末端的采摘執(zhí)行裝置，其特征在于所述夾持機構(gòu)包括機架連接板、夾持電機、卷線器、鋼絲繩、拉桿、彈簧、手爪支撐板、兩個橫桿和兩個手爪；其中，機架連接板與采摘機器人機架固定連接，夾持電機固定安裝在機架連接板上，卷線器固定安裝在夾持電機輸出軸上，卷線器上繞有鋼絲繩，鋼絲繩伸出端與拉桿一端固定連接，拉桿套設(shè)彈簧，拉桿穿過手爪支撐板，拉桿另一端與兩個橫桿一端鉸接，兩個橫桿另一端與兩個手爪鉸接，兩個手爪的端部與手爪支撐板兩端鉸接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于菠蘿采摘機械手臂末端的采摘執(zhí)行裝置，其特征在于所述扭轉(zhuǎn)分離機構(gòu)包括連接支座、扭轉(zhuǎn)電機、電機固定板、聯(lián)軸器、第一齒輪、第一齒輪軸、第一齒輪軸承組件、旋轉(zhuǎn)軸、第二齒輪、旋轉(zhuǎn)軸輸入端軸承組件和旋轉(zhuǎn)軸輸出端軸承組件；其中，扭轉(zhuǎn)電機與電機固定板底部固接，電機固定板的頂部與連接支座的垂直端面固定連接，連接支座的水平端面固定安裝在采摘機器人手臂末端，扭轉(zhuǎn)電機的輸出軸通過聯(lián)軸器與穿過連接支座垂直端面的第一齒輪軸固定連接，第一齒輪軸的一端由固定安裝在連接支座垂直端面的第一齒輪軸承組件支撐，第一齒輪軸的另一端與第一齒輪固定連接，旋轉(zhuǎn)軸的一端由固定安裝在連接支座的垂直端面的旋轉(zhuǎn)軸輸入端軸承組件支撐，旋轉(zhuǎn)軸的另一端由固定安...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：夏紅梅，甄文斌，鄒湘軍，關(guān)天俊，莫應(yīng)強，黃健威，
申請(專利權(quán))人：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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